全釩液流電池具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量存儲(chǔ)能力大、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn),成為現(xiàn)今潛在的大型儲(chǔ)能技術(shù)之一。離子交換膜作為全釩液流電池關(guān)鍵材料之一,對(duì)全釩液流電池的電池效率、容量衰減和電池壽命有直接影響。目前,全氟磺酸膜(例如Nafion膜)因其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和高質(zhì)子傳導(dǎo)能力,成為應(yīng)用最為廣泛的全釩液流電池離子交換膜。然而,Nafion膜釩離子滲透率高以及價(jià)格十分昂貴,限制了全釩液流電池的工業(yè)化發(fā)展。近年來(lái),全釩液流電池用非氟磺化聚酰亞胺(SPI)被廣泛報(bào)導(dǎo),這得益于其具有高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、良好的電池性能,且價(jià)格低廉。因此,本論文通過(guò)對(duì)非氟SPI分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的理化性能及電池性能。本文通過(guò)一步高溫縮聚法合成了不同咪唑基團(tuán)含量的SPI,并且成功地制備了四種不同磺化度的SPI質(zhì)子膜。將SPI薄膜在硫酸中浸泡,聚合物鏈段中的咪唑基團(tuán)被質(zhì)子化,顯堿性,從而制備出SPI酸堿膜。SPI酸堿膜中的磺酸基團(tuán)(-SO₃H)與質(zhì)子化的咪唑基團(tuán)之間的酸堿對(duì),促進(jìn)了質(zhì)子傳輸通道的形成,可以有效地增強(qiáng)質(zhì)子的傳導(dǎo)能力。對(duì)SPI酸堿膜進(jìn)行一系列的理化性能測(cè)試后,優(yōu)化出磺化度為5...

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 全釩液流電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 全釩液流電池的工作原理
        1.2.2 全釩液流電池的特點(diǎn)
        1.2.3 全釩液流電池的應(yīng)用
    1.3 全釩液流電池的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 電極
        1.3.2 電解液
        1.3.3 離子交換膜
    1.4 全釩液流電池用離子交換膜研究的意義及內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 結(jié)構(gòu)與性能表征
        2.3.1 核磁共振
        2.3.2 傅里葉變換紅外光譜
        2.3.3 掃描電子顯微鏡
        2.3.4 原子力顯微鏡
        2.3.5 機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性
        2.3.6 吸水率和溶脹率
        2.3.7 離子交換容量
        2.3.8 質(zhì)子傳導(dǎo)率
        2.3.9 VO²⁺透過(guò)率和離子選擇性
        2.3.10 化學(xué)穩(wěn)定性
    2.4 全釩液流電池單電池測(cè)試
        2.4.1 全釩液流電池的組裝及性能測(cè)試
        2.4.2 寬溫度下電池性能測(cè)試
第三章 帶有咪唑基團(tuán)的磺化聚酰亞胺酸堿膜
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 聚合物的合成
        3.2.2 酸堿膜的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 聚合物的合成和薄膜的制備
        3.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.3 物化性能
            3.3.3.1 機(jī)械性能
            3.3.3.2 熱穩(wěn)定性
            3.3.3.3 離子交換容量(IEC)
            3.3.3.4 吸水率、溶脹率和電解液接觸角
        3.3.4 質(zhì)子傳導(dǎo)率、VO²⁺透過(guò)率和離子選擇性
        3.3.5 化學(xué)穩(wěn)定性
        3.3.6 全釩液流電池組裝與測(cè)試
    3.4 小結(jié)
第四章 帶有脂肪/芳香鏈的磺化聚酰亞胺交聯(lián)膜
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 聚合物的合成
        4.2.2 交聯(lián)膜的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 聚合物的合成和薄膜的制備
        4.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.3 物化性能
            4.3.3.1 機(jī)械性能
            4.3.3.2 熱穩(wěn)定性
            4.3.3.3 離子交換容量
            4.3.3.4 吸水率和溶脹率
        4.3.4 質(zhì)子傳導(dǎo)率、VO²⁺透過(guò)率和離子選擇性
        4.3.5 全釩液流單電池測(cè)試
            4.3.5.1 全釩液流電池性能測(cè)試
            4.3.5.2 寬溫度下電池性能測(cè)試
    4.4 小結(jié)
第五章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號(hào)：3829751